Die Elektrolyse von Wasser zu Sauerstoff (O2) und Wasserstoff (H2) ist ein seit Jahrzehnten bekannter Prozess. Der Betrieb mit fluktuierender, regenerativ erzeugter elektrischer Energie stellt die Technologie jedoch vor neue Herausforderungen. In den aktuell diskutierten Anwendungsszenarien sind Investitionskosten, Effizienz, Stabilität und Wartungsaufwand wichtige Bewertungskriterien, auf deren Basis die Auswahl geeigneter Technologien erfolgt. Im Projekt Carbon2Chem® wurde am ZBT mit Förderung des BMBF ein Versuchsfeld für unterschiedliche Elektrolyse-Technologien aufgebaut. Ein alkalisches, ein PEM- und ein SOEC-System wurden dort installiert, mit dem Ziel, Bewertungsparameter im dynamischen Betrieb zu ermitteln. Die Elektrolyse-Systeme stellen reinen Wasserstoff (5.0) in einem Druckbereich zwischen 10 und 35 bar zur Verfügung. Solche anwendungsnahen Systemtests können nun in der vorhandenen Infrastruktur des ZBT an Systemen mit einer Leistung bis 150 kW durchgeführt werden. Wir betrachten dabei sowohl die organisatorischen und sicherheitstechnischen Zusammenhänge, als auch die tatsächliche Betriebsführung und Einsetzbarkeit solcher produktnahen Systeme.

Wesentlicher technischer Baustein eines solchen Systems ist allerdings der Elektrolysestapel selbst. Bevor dieser in ein komplexes Gesamtsystem integriert werden kann, sollte zunächst ein umfangreiches Testprogramm absolviert werden. Im Stapel-Teststand des ZBT können zum Beispiel die Betriebsbedingungen so variiert werden, dass eine Wirkungsgrad- und Lebensdauer-optimierte Medienversorgung und Betriebsführung entwickelt werden kann. Der vollautomatisierte Elektrolyse-Stack-Teststand kann Betriebsdrücke bis 35 bar auf Anode und Kathode sicherstellen, Ströme bis 2.000 A liefern und somit Elektrolysestapel bis 40 kW in realitätsnaher Umgebung charakterisieren. Es sind sowohl Betriebszyklen im Dauertest als auch manuelle Versuche möglich.

Am ZBT stehen damit die wesentlichen Werkzeuge für die Untersuchung kommerzieller Elektrolyse-Stapel und Systeme zur Verfügung. Gerne unterstützen wir Sie auch bei der Entwicklung von Betriebsführungsstrategien, Sicherheitskonzepten und Qualitätssicherung Ihrer Komponenten. Ebenso können wir Peripheriekomponenten für Elektrolysesysteme in unseren Laboren untersuchen.

Elektrolyse-System-Tests:

• maximale Anschlussleistung aktuell ca. 150 kW
• weitere Anforderungen systemabhängig
• Produktgasanalyse im Qualitätslabor HyLab

Elektrolyse-Stapel-Tests

• Maximal-Leistung elektrisch: 40 kW
• Maximaldruck Anode und Kathode: 35 bar
• Elektrolyse-Typen: Niedertemperatur-PEM-Elektrolyse-Stapel
• Wassereinspeisung & Temperierung auch kathodenseitig möglich
• Online Analyse von O₂/H₂ & H₂/O₂
• Gamry Reference 3000 AE + 30k Booster
• Produktgasanalyse im Qualitätslabor HyLab

Weitere Informationen und Kontakt:

• Abteilung Elektrolyse und Batterien
• Elektrolyse-Entwicklung am ZBT
• Wasserstoff-Testfeld des ZBT